不同S/N对硫自养短程反硝化亚硝酸盐积累特性试验研究

短程反硝化是一种厌氧氨氧化基质NO₂^--N获取的新型途径。在自养短程反硝化系统中，以硫代硫酸钠作为底物，在不同的硫氮比(S^2-/NO₃^--N)的条件下，通过控制水力停留时间、温度，将NO₃^--N还原至NO₂^--N，成功实现自养短程反硝化系统中NO₂^--N的积累。实验结果表明，三个S/N表现出不同的NO₂^--N的积累，S/N为1:1.14时，NO₃^--N的去除率稳定在75%左右，NO₂^--N的积累率(NTR)几乎为零；S/N为1:1.71时，NO₃^--N的去除率维持在40%～50%之间，NTR增长到8%左右；S/N为1:2.28时，NO₃^-     

铝基MOF负载纳米零价铁去除硝酸盐的研究

采用液相还原法制得的纳米零价铁(nZVI),负载于铝基金属有机框架上制成复合材料(nZVI@Al-MOF),用于去除水中的NO₃^--N。考察初始pH、nZVI@Al-MOF投加量、温度和共存离子等因素对去除NO₃^--N的影响。结果表明,在pH为3.0～11.0的研究范围内,nZVI@Al-MOF去除NO₃^--N几乎不受pH的影响。NO₃^--N初始质量浓度20 mg/L、温度298 K,nZVI@Al-MOF投加量2.0 g/L时,反应180 min,初始pH为3.0、5.0、7.0、9.0、11.0时,NO₃^--N去除率分别可达96.8%、97.1%、97.8%、99.8%、98.1%,几乎所有的NO₃^--N被还原为NH₄⁺-N,去除效果极佳且表现稳定。伪二级吸附动力学模型极好描述了...     

纳米零价铁去除水中硝酸盐氮研究进展

水中硝酸盐氮(NO₃^--N)的危害对人类健康和生态环境构成了严重威胁,纳米零价铁(nZVI)可以通过化学反应反硝化技术快速去除水中NO₃^--N,但nZVI自身易团聚,表面活性颗粒不稳定,所以在NO₃^--N还原过程中存在着氮气(N₂)的选择性较低、NO₃^--N去除率不理想的问题。通过对nZVI去除NO₃^--N技术的归纳总结,探讨了nZVI在还原NO₃^--N的基本原理,影响因素和提高去除效率和N₂选择性的改性方法。通过负载纳米材料,表面活性剂及添加还原剂等,NO₃^--N去除率和N₂选择性都会得到不同程度上的提高。不同的改性方法对nZVI的改性效果不同,也决定了nZVI复合材料对NO₃^-     

自养脱氮工艺有机物去除段与硝化段精确分离的实现与实时控制

为了实现城市污水处理过程中的节能降耗,提出了三段式城市污水自养脱氮工艺,阐述了除有机物SBR在整套工艺中的重要地位,探讨了不同曝气量与污泥浓度条件下,除有机物SBR中有机物的去除特征与规律。结果表明,在不同的曝气量及污泥浓度条件下,COD降解结束前NO₂^--N与NO₃^--N的浓度均低于0.1 mg·L^-1,反应器进入COD难降解阶段后,NO₂^--N与NO₃^--N的浓度快速提高,可以认为在除有机物SBR内有机物的去除和硝化过程是分步进行的,即先进行有机物的去除,而后进行硝化过程。DO曲线与pH曲线的突越点与除有机物过程的终点始终保持一致,可将其作为实时控制参数监测有机物的去除终点,对好氧曝气过程进行实时控制。     

硫型免烧自养反硝化填料制备及其脱氮性能研究

针对目前自养反硝化填料成本高、结构不稳定等缺点，利用硫铁矿和硫磺为主要原料通过免烧法得到硫型免烧填料(SUF)。结果表明，SUF破碎率低(4.73%)、孔隙丰富，SUF反应器启动时间短(12 d)，在提高进水NO₃^--N浓度阶段，进水NO₃^--N质量浓度在15～30 mg/L范围内，SUF反应器对NO₃^--N的平均去除率为88.14%，在进水NO₃^--N质量浓度提升至44 mg/L时，SUF反应器能够适应并迅速恢复高效运行，平均去除率为90.84%，显示出了优异的脱氮性能。相比于市售填料(CF), SUF在保证脱氮效率的同时，成本更低且结构稳定。SUF反应器中主要功能菌属为Ferritrophicum、 Sulfurimonas、 Thiobacillus等，SUF中的硫和硫化物作为电子供体被微生物利用。     

改性纳米零价铁去除地下水硝酸盐的研究

采用提纯凹凸棒土(ATP)负载纳米零价铁(nZVI)制备得到改性材料ATP-nZVI,将其用于对地下水硝酸盐的去除研究。通过静水实验考察了溶液中共存阴离子和反应温度对ATP-nZVI去除NO₃^--N的影响,通过模拟可渗透反应墙(PRB)考察了溶液初始pH、初始NO₃^--N浓度、材料装填方式、流速对ATP-nZVI去除NO₃^--N的影响,并通过更换PRB装填材料将ATP-nZVI与石英砂、ATP、铁粉、nZVI等材料对NO₃^--N的去除效果进行了比较。结果表明：共存阴离子对ATP-nZVI去除NO₃^--N具有抑制作用,其抑制作用的顺序为PO₄^3->CO₃^2->SO₄^2->Cl^-;ATP-nZVI对NO<...     

亚硝酸盐对聚磷菌反硝化除磷代谢及N2O产生的影响

以乙酸钠/丙酸交替为碳源的强化生物除磷(enhance biological phosphorus removal, EBPR)系统为研究对象,母反应器内种泥在厌氧/好氧的运行条件下已培养340 d,聚磷菌富集纯度达到92%±3%,考察了不同浓度亚硝酸盐氮(44.64、70.3、94.33、112.36 mg NO₂^--N·L^-1)为电子受体对聚磷菌缺氧吸磷代谢的影响。结果表明,从未经缺氧驯化的高纯度聚磷菌也可以进行反硝化除磷代谢。在缺氧反应过程中NO₂^--N还原速率、PO₄^3--P吸收速率、PHA降解速率随着亚硝酸浓度升高呈下降趋势,但是在初始亚硝酸盐氮浓度最高为112.36 mg NO₂^--N·L^-1条件下,代谢并未停止,此时亚硝酸盐还原速率与磷酸盐吸收速率仍可以分别达到2.61 mg NO₂^--N·(g MLSS)^-1·h^-1和3.0 mg PO₄^3--P·(g MLSS)^-1·h^-1。聚磷菌在以细胞内PHA作为碳源以NO₂^--N作为电子受体反硝化除磷代谢过程中,由于初始亚硝酸盐的抑制作用使NO₂^--N还原速率大于N₂O还原速率,从而产生大量的N₂O积累。初始投加NO₂^--N浓度为44.64、70.3、94.33、112.36 mg NO₂^--N·L^-1时,产生的N₂O占TN的比例分别为63.5%、49.0%、30.2%、24.0%。在底物充足的条件下,代谢中积累的N₂O可以通过延长缺氧搅拌时间,使其转化为N₂。     

改性硅藻土负载纳米零价铁去除水中硝酸盐氮

以改性硅藻土为载体,采用硼氢化钠液相还原法制备了硅藻土负载的纳米铁（NZVI-CDt,nanoscale zero-valent iron supported on modified diatomite）复合材料。结果表明,所制得的纳米零价铁颗粒呈球形,粒径小于100 nm,均匀分散在改性硅藻土表面,部分纳米铁颗粒镶嵌在硅藻土孔隙内。NZVI-CDt能高效去除水体中NO₃^--N,当pH=7,温度为25℃,初始浓度为20 mg·L^-1,NZVI-CDt复合材料投加量为0.5141 g,反应60 min时,NZVI-CDt对NO₃^--N的去除率达到90.1%。NZVI-CDt去除NO₃^--N的反应符合准一级反应动力学方程,反应速率常数k_obs随着NO₃^--N初始浓度的增加而呈现下降的趋势。     

基于铂系金属电极的电催化还原硝酸盐研究进展

近年来,电化学（催化）还原去除水中 NO₃^--N 技术因经济有效、操作简便和环境友好等优势受到研究人员的广泛关注,铂系金属因其良好的吸储氢能力而广泛应用于电催化 NO₃^--N 电极。本文围绕电化学（催化）还原技术,并聚焦铂系金属基阴极材料,综述了 NO₃^--N 电化学（催化）还原的基本原理、铂系金属基电极去除效能及研究现状、反应影响因素的作用机制等,并根据研究成果和目前存在的问题提出未来研究和发展方向。     

乙酸钠强化溶析结晶处理废水中高浓度硝酸盐的研究

针对工业生产过程产生的高浓度硝酸盐废水，或者反渗透、离子交换后的高浓度硝酸盐废水，提出了利用无水乙酸钠强化无水乙醇溶析结晶法去除高浓度硝酸盐的技术。考察了无水乙醇、无水乙酸钠、氧化钙、温度、pH以及搅拌速率对硝酸盐结晶的影响，并对比了加入无水乙酸钠前后去除溶液中NO₃^--N的效果。结果表明：NO₃^-质量浓度为183.5 g/L(即NO₃^--N质量浓度为49.4 g/L)时，去除NO₃^--N的最佳去除条件为，80 mL无水乙醇，1.8 g无水乙酸钠，0.014 g氧化钙(Ca²⁺质量浓度为1.00 g/L)，温度为40℃，pH为13；与无水乙醇溶析结晶处理高浓度硝酸盐废水相比，无水乙酸钠会进一步提高硝酸盐结晶率约10个百分点，说明后加入无水乙酸钠对无水乙醇溶析结晶去除高浓度硝酸盐具有明显的强化作用。     

海绵铁对污水中氮磷去除实验研究

本文研究了海绵铁作为生态浮床基质对模拟污水处理厂的尾水中NO₃^--N、NO₂^--N及磷的去除过程与原理。结果表明：海绵铁与硝酸盐氮反应过程中可以产生氨氮和NO₂^--N,其中NO₂^--N浓度较低,与NO₂^--N反应时大部分转化成了氨氮,小部分转化成NO₃^--N;海绵铁对氨氮去除作用较小,因此其对水体中总氮的去除效果不佳,与脱氮效果相比,海绵铁去除水体中磷效果明显,但随着水体中磷含量的增加,海绵铁除磷效果有逐渐下降趋势。研究结果可为基质型生态浮床填料的选择提供参考。     

NOx——N对初沉污泥厌氧发酵及反硝化性能的影响

为了解决低C/N比污水的脱氮问题,本研究将NO_x^--N引入到初沉污泥厌氧发酵系统,利用初沉污泥厌氧发酵过程释放的有机碳源完成反硝化,以达到利用初沉污泥作为碳源强化污水脱氮的目的。通过对系统中VFAs积累、NO_x^--N去除及VSS变化情况的考察,对比研究了4种不同电子受体类型初沉污泥厌氧系统发酵性能、反硝化能力。得出:在34 d的发酵期里,NO₃^--N型系统以及NO₂^--N、NO₃^--N混合型系统中没有出现明显VFAs积累,而在NO₂^--N型系统和纯厌氧系统中出现了不同程度的VFAs积累,说明在试验条件下,NO₃^--N型和混合型系统发酵过程所释放的碳源能得到较好的利用;各系统中NO_x^--N还原总量分别为1692 mg·L^-1(NO₃^--N型)、1330 mg·L^-1(混合型)、1223 mg·L^-1(NO₂^--N型),表明NO₃^--N型系统反硝化能力最强;此外,虽然各NO_x^--N系统中的VSS减量程度相对于厌氧系统稍有降低,但各系统均达到了60%以上的高VSS减量水平,其中NO₃^--N型系统VSS减量67.9%,在各NO_x^--N系统中最高。综上,NO₃^--N型初沉污泥厌氧发酵系统能同时取得相对最好的反硝化脱氮及污泥减量性能。     

不同电子受体配比对反硝化除磷特性及内碳源转化利用的影响

以A²/O-生物接触氧化(biological contact oxidation,BCO)系统反硝化除磷活性污泥为研究对象,通过投加不同浓度的NO₂^--N和NO₃^--N(30 mg·L^-1),考察了反硝化聚磷菌(denitrifying polyphosphate accumulating organisms,DPAOs)在不同电子受体配比(NO₂^--N:NO₃^--N0, 0.2:0.8, 0.4:0.6, 0.5:0.5, 0.6:0.4)条件下的脱氮除磷特性。结果表明:乙酸钠为DPAOs用于反硝化除磷的理想碳源,且其浓度为200 mg·L^-1时最佳;仅以NO₃^--N为电子受体进行缺氧吸磷反应时,NO₃^--N的投加量为30 mg·L^-1时较为合适;以NO₂^--N作为电子受体,未经 驯化的DPAOs,短时间内很难利用NO₂^--N,但低浓度的 (6 mg·L^-1)不会影响DPAOs以 作电子受体进行反硝化除磷;同时,NO₂^--N对于DPAOs吸磷作用的抑制程度明显强于 反硝化作用,当NO₂^--N浓度达到18 mg·L^-1时,吸磷反应基本停止;此外,较高浓度的NO₂^--N不仅会抑制聚羟基脂肪酸酯(poly-β-hydroxyalkanoate,PHA)的分解利用,且会使PHA分解产生的能量较多地用于储存糖原(glycogen,Gly),而所分解利用的PHA中90%以上为聚-β-羟基丁酸酯(poly-β-hydroxybutyrate,PHB)。     

复合硫基质驱动自养反硝化脱氮除磷效能与微生物群落结构

针对单一硫基质驱动自养反硝化性能的缺陷,采用单质硫(S⁰)与天然铁硫矿石(FeS、Fe_1-xS、FeS₂)两种矿物作为生物填料,构建3组复合硫基质填充床反应器(B1、B2、B3),探究了启动与稳定运行期间反应器对市政尾水深度脱氮除磷的效果与微生物群落结构的特征。结果表明,3组反应器均表出现较高的脱氮性能,NO₃^--N去除率均随反应器水力停留时间(HRT)的延长而提高,当反应器HRT分别为1h (B1)、12h (B2)和9h(B3)时,均实现20mg/L NO₃^--N完全去除。PO₄^3--P与脱氮过程中产生的铁离子形成铁磷沉淀物而被去除,且PO₄^3-P的去除率与脱氮效果呈正相关。复合硫基质反应器的SO₄^2-/NO₃^-低于单一硫基质自养反硝化系统,硫酸盐产生量相应...     

厌氧复合床处理模拟焦化废水的反硝化动力学

采用厌氧复合床(UBF)处理模拟焦化废水,进水中投加NaNO₃模拟硝化液回流,实现了同时反硝化/产甲烷,COD去除率达到94%,NO₃^--N去除率达到99%。取复合床下部污泥做反硝化动力学研究,在存在亚硝酸盐积累的情况下,以NO₃^--N+0.6NO₂^--N作为反硝化电子受体,采用双基质的Monod方程对实验数据进行拟合,拟合曲线与实验测定值相关性良好。其次,采用双基质的Monod微分方程组对NO₃^--N和NO₂^--N的浓度变化进行拟合,得到相关参数:硝态氮的最大比降解速率和半饱和常数分别为1.13 d^-1和2.0 mg·L^-1;亚硝态氮的最大比降解速率和半饱和常数分别为0.66 d^-1和2.5 mg·L^-1,基于硝态氮和亚硝态氮的有机物半饱和常数分别为90.8 mg·L^-1和96.8 mg·L^-1。     

生物炭去除水中硝酸盐氮研究进展

生物炭在吸附治理水环境中硝酸盐污染的问题上受到国内外学者的广泛关注。为了更加高效经济地去除水中污染物硝酸盐氮(NO₃^--N),首先对NO₃^--N的来源、危害以及特点进行了阐述，在介绍已有NO₃^--N处理方法的基础上，对各种方法的作用原理、适用范围以及优缺点进行了详细的阐述与分析。根据对目前国内外应用生物炭吸附NO₃^--N的研究文献进行总结，探讨了吸附过程中环境因素对生物炭吸附效能的影响，分析了吸附反应中的各种吸附机理。基于生物炭吸附NO₃^--N的基础上，提出了提高生物炭吸附效率的改性方法以及在工业废水上的应用处理。并指出了生物炭吸附NO₃^--N的可行性，为我国对水体中NO₃^--N的治理提供了一定的借鉴。     

双膜耦合系统（MBR-MBfR）处理低碳氮比污水实验研究

为解决实际低碳氮比废水高效脱氮问题，以MBR-MBfR双膜耦合系统为研究对象，探究不同C/N双膜系统的脱氮效果。结果表明，当C/N=2时，其对NO₃^--N、NH₄⁺-N、TN及COD的协同去除效果最好，COD、NO₃^--N、NO₂^--N、NH₄⁺-N、TN的去除率分别达到79.16%、78.40%、88.41%、77.04%和77.31%，是适合MBR-MBfR双膜耦合系统的最佳碳氮比。用于处理实际废水经过20 d的运行，结果表明，COD、NO₃^--N、NH₄⁺-N、TN去除率分别达到75.88%、80.02%、76.42%和80.92%。达到较好的双膜耦合效果，为反应器高效脱氮以及去除含有有机碳的低C/N废水提供参考和技术支持。高通量测序结果表明：1)作为氨氧化菌(AOB)的亚硝基...     

不同NO3-浓度An/A/O-SBR系统PAOs-GAOs竞争及N2O释放特性

采用厌氧/缺氧/好氧运行的序批式生物反应器（An/A/O-SBR）,经不同NO₃^-浓度（10,20,30和40 mg/L,以氮计）长期驯化,考察了不同NO₃^-条件下An/A/O-SBR脱氮除磷及N₂O释放特性,基于不同微生物降解特性分析,确定了不同NO₃^-浓度下SBR系统内反硝化聚磷菌（denitrifying phosphorus accumulating organisms,DPAOs）和聚糖菌（glycogen-accumulating organisms, GAOs）竞争关系。结果表明：随NO₃^-浓度增加,总氮（TN）去除率由90%以上降至41.3%,TP去除率呈先增高后降低的趋势,N₂O产率（N₂O_emission/NO_x^-_removal）分别为1.68%、4.17%、8.92%和14.28%。An/A/O-SBR内微生物呈PAOs和GAOs共存的污染物降解特性,高浓度NO₃^-缺氧吸磷过程出现NO₂^-积累,抑制DPAOs活性,GAOs碳源竞争能力增强,NO₃^--N由10 mg/L增至40 mg/L,厌氧阶段PAOs的COD耗量比例由33.5%降至25.1%,相应GAOs的COD耗量由59.3%增至74.1%。DPAOs-GAOs共生体系内,反硝化过程NO₂^-/HNO₂积累耦合反硝化聚糖菌比例增加,加剧了高NO₃^-下An/A/O-SBR内N₂O释放。     

外源磷缺乏对厌氧氨氧化脱氮效能影响

通过批次实验和UASB反应的连续实验考察了在不同缺乏外源磷的程度时,厌氧氨氧化颗粒污泥对基质氮的去除情况以及出水磷含量的变化。结果表明,批次实验中,PO₄^3--P的质量浓度在2.3~0 mg/L对厌氧氨氧化颗粒污泥的脱氮效能没有明显的消极影响,而当PO₄^3--P的质量浓度为1.0 mg/L时基质去除率93.160%比进水PO₄^3--P的质量浓度2.3 mg/L的实验组的高3.93百分点。在连续实验中,外源PO₄^3--P的质量浓度在2.3~0 mg/L时,对NH(4)⁺-N和NO₂^--N的去除没有消极影响,NH(4)⁺-N和NO₂^--N去除率始终保持在99.68%和99.69%左右;当进水PO₄^3--P的质量浓度为0时,出水NO₃^--N含量稍有减少,PO₄^3--P的质量浓度约为0.222 mg/L。     

包埋型单宁酸铁制备及吸附催化脱氮性能研究

单宁酸铁(TA-Fe)具有吸附催化脱氮性能,包埋型TA-Fe可解决其固液分离问题。采用海藻酸钠(SA)制备包埋型SA/TA-Fe,并对其特性进行表征,同时评价SA/TA-Fe的吸附催化脱氮性能,以及制备条件对SA/TA-Fe的吸附催化脱氮性能的影响。结果表明,SA/TA-Fe具有明显孔隙结构且TA-Fe存在于孔隙表面,但比表面积明显下降。SA/TA-Fe对NH4⁺-N和NO₂^--N均具有吸附能力,但吸附能力低于TA-Fe,同时对NH4⁺-N的吸附能力大于NO₂^--N。包埋后TA-Fe对吸附NO₂^--N的影响更为显著。SA/TA-Fe对NH4⁺-N和NO₂^--N具有吸附催化能力,可同步提高NH4⁺-N和NO₂^--N的去除量。采用20 g/L的SA溶液,按照TA-Fe和SA质量比为2:1,交联时间为12 h,制得的SA/TA-Fe对NH4⁺-N和NO₂^--N的吸附催化去除效果最佳。